提纯两性离子液体前驱体的方法技术

本发明专利技术涉及一种提纯两性离子液体前驱体的方法，将粗两性离子液体前驱体加入溶解有一定量酸的亲核性溶剂搅拌溶解，静置一段时间，析出两性离子液体前驱体晶体；通过缓慢倾倒法除去上层溶液后，加有机溶剂清洗多次，烘干，即得到提纯后的两性离子液体前驱体。本发明专利技术所述的提纯两性离子液体前驱体的方法可以高效地脱除在前驱体合成过程中未反应的原料、原料中的不纯物及反应过程中生成的低聚物等杂质，极大地降低了获得高纯离子液体的成本和时间。

【技术实现步骤摘要】
提纯两性离子液体前驱体的方法
本专利技术涉及一种提纯两性离子液体前驱体的方法，特别是涉及一种两性离子液体前驱体结晶提纯方法。
技术介绍
离子液体是低熔点盐，通常由有机阳离子和无机/有机阴离子组成。离子液体的物理化学性质可通过改变阴阳离子或对阴阳离子进行修饰调控，到目前为止，已经有上千种离子液体被开发出来，根据预测，离子液体可开发的数目可以达到10亿种，所以离子液体也被称为是“可设计溶剂”，具有十分巨大的发展前景。随着“绿色化学”的崛起，化工生产过程引起的环境污染问题一定程度上得到了缓解，离子液体的应用将创造一个更清洁更可持续发展的绿色化学。通过设计酸功能化的离子液体用于酸催化反应，可替代硫酸、盐酸等传统酸作催化剂。酸性离子液体在此情况下应运而生，其独特的性质使它在反应中既可以作为催化剂，又可以充当溶剂。目前，酸性离子液体已被应用到酯化、聚合、烷基化、酰化、醇新型磺酸功能化离子液体的合成及在纤维素水解中的应用醛缩合、频哪醇重排及贝克曼重排等各种有机反应中，均表现出了较高的催化活性、选择性和循环使用性。随着对离子液体应用的深入研究，对高纯离子的需求不断增加。目前纯化离子液体的方法主要有原料提纯法和离子液体高温低压蒸馏法。原料提纯法是在合成离子液体前，将所用原料进行进一步的提纯，通常采用回流蒸馏方法提纯有机物，升华的方法提纯金属盐，原料提纯法可以显著提高合成离子液体的纯度，但是在反应后残留的未反应物仍然存在。高温低压蒸馏法是在高温加热及低压下，使挥发性杂质通过扩散的方式从离子液体中挥发出来，从而提纯离子液体，这种方法也存在很多缺点：一方面由于离子液体黏度较大，挥发性杂质扩散过程比较缓慢，因此纯化过程需要消耗大量的能量和时间；另一方面这种方法并不能完全除去离子液体中的杂质，离子液体中存在的某些低聚物或在高压低温蒸馏过程中热稳定性差的离子液体热分解产生的低聚物或碳化物不能有效除去。专利200580041987.0公开了一种采用结晶法提纯离子液体的方法，直接将离子液体熔体部分结晶分离后提纯离子液体，能耗较低，但提纯浓度最高只能大95-99.9%。可见，传统的提纯方法在提纯离子液体过程中仍存在许多缺陷，导致了这些方法无法进一步提高离子液体的纯度。而残留在离子液体中的杂质，如未反应原料及低聚物等，对于离子液体的应用及研究会产生不良影响。因此，进一步提高离子液体的纯度已成为离子液体应用及研究过程中刻不容缓要解决的首要问题。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术目的在于：提供一种提纯两性离子液体前驱体的方法。具体的技术方案如下：一种提纯两性离子液体前驱体的方法，将粗两性离子液体前驱体加入溶解有一定量酸的亲核性溶剂搅拌溶解，静置一段时间，析出两性离子液体前驱体晶体；通过缓慢倾倒除去上层溶液后，加有机溶剂清洗多次，烘干，即得到提纯后的两性离子液体前驱体。本专利技术方法可以高效地脱除在前驱体合成过程中未反应的原料、原料中的不纯物及反应过程中生成的低聚物等杂质，极大地降低了获得高纯离子液体的成本和时间。在上述方案基础上，所述两性离子液体前驱体通式为；其中Y+为咪唑类、季胺类、吡啶类杂环化合物阳离子；n为0或正整数；所述两性离子液体前驱体为：、、、、，中R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R10，R11，R12，R13，R14为取代或未取代的卤代基、烷基；优选地，烷基为C1—C12烷基，可被基团F，Cl，OH，NO2，NH2基团部分或完全取代，相同或不同。所述酸为：硫酸、三氟甲磺酸；用量为粗两性离子液体前驱体0.9~1.3倍摩尔当量。所述亲核性溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、二甲亚砜；用量为1~4（mL/g粗离子液体前驱体）。所述静置时间为2~10h。所述洗涤两性离子液体前驱体的有机溶剂为低沸点有机溶剂：乙醚、乙酸乙酯。本专利技术具有如下优点：（1）本专利技术方法将两性离子液体前驱体首先溶解于含酸的有机溶剂中，形成酸性离子液体有机溶液，此过程为前驱体的酸化过程，在有机溶剂存在条件下进行，能使反应更温和，生成更少低聚物；（2）采用亲核性有机溶剂与酸性离子液体相互作用，利用溶剂的亲核性与酸性离子液体活泼氢之间会形成氢键强相互作用，与酸性离子液体分子内氢键相互竞争，逐渐破坏酸性离子液体的结构，从而缓慢析出酸性离子液体前驱体晶体，可有效提纯两性离子液体前驱体；（3）析出两性离子液体前驱体之后，含酸的亲核性有机溶剂可循环使用，使两性离子液体前驱体的提纯过程实现绿色化学的环境友好特点；（4）整个工艺过程均在常温常压下进行，能耗极低，同时提纯后的两性离子液体前驱体可达极高的纯度。具体实施方式通过实施例，对本专利技术做进一步的说明。实施例1：将4.9g(0.05mol)浓硫酸缓慢溶于20mL甲醇，加入10.0g1-磺丙基-2,3-二甲基咪唑内盐，搅拌直到完全溶解；室温下静置8h，析出透明块状立方晶体，X-ray测得其单晶号（CCDC）1523385；将上层溶液倾倒除去，晶体用乙醚洗涤三次，真空干燥箱50oC烘10h后得到提纯后1-磺丙基-2,3-二甲基咪唑内盐8.6g，经NMR分析，纯度可达99.9%以上。1HNMR(600MHz,D2O-d2,298K):δ(ppm)7.42(d,J=2.4Hz,1H),7.35(d,J=1.8Hz,1H),4.30(t,J=7.8Hz,2H),3.78(s,3H),2.96(t,J=7.8Hz,2H),2.62(s,3H),2.27(p,J=7.2Hz,2H);13C{1H}NMR(150MHz,D2O-d2,298K):δ(ppm)144.5,122.3,120.6,47.2,46.3,34.5,24.6,8.8。实施例2：将5.2g(0.05mol)浓硫酸缓慢溶于20mL二甲基亚砜，加入10.0g1-磺丙基-2,3-二甲基咪唑内盐，搅拌直到完全溶解；室温下静置8h，析出透明块状立方晶体；将上层溶液倾倒除去，晶体用乙醚洗涤三次，真空干燥箱50oC烘10h后得到提纯后1-磺丙基-2,3-二甲基咪唑内盐9.1g，经NMR分析，纯度可达99.9%以上。实施例3：将5.2g(0.05mol)浓硫酸缓慢溶于20mL二甲基亚砜，加入10.0g1-磺丙基-2-甲基咪唑内盐，搅拌直到完全溶解；室温下静置8h，析出透明块状立方晶体；将上层溶液倾倒除去，晶体用乙醚洗涤三次，真空干燥箱50oC烘10h后得到提纯后1-磺丙基-2,3-二甲基咪唑内盐9.4g，经NMR分析，纯度可达99.9%以上。实施例4：将2.6g(0.05mol)浓硫酸缓慢溶于20mL二甲基亚砜，加入10g1-磺丙基-2-十二烷基咪唑内盐，搅拌直到完全溶解；室温下静置8h，析出透明块状立方晶体；将上层溶液倾倒除去，晶体用乙醚洗涤三次，真空干燥箱50oC烘10h后得到提纯后1-磺丙基-2,3-二甲基咪唑内盐8.7g，经NMR分析，纯度可达99.9%以上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提纯两性离子液体前驱体的方法，其特征在于：将粗两性离子液体前驱体加入溶解有一定量酸的亲核性溶剂搅拌溶解，静置一段时间，析出两性离子液体前驱体晶体；通过缓慢倾倒法除去上层溶液后，加有机溶剂清洗多次，烘干，即得到提纯后的两性离子液体前驱体。

【技术特征摘要】
1.一种提纯两性离子液体前驱体的方法，其特征在于：将粗两性离子液体前驱体加入溶解有一定量酸的亲核性溶剂搅拌溶解，静置一段时间，析出两性离子液体前驱体晶体；通过缓慢倾倒法除去上层溶液后，加有机溶剂清洗多次，烘干，即得到提纯后的两性离子液体前驱体。2.根据权利要求1所述的提纯两性离子液体前驱体的方法，其特征在于：所述两性离子液体前驱体通式为；其中Y+为咪唑类、季胺类、吡啶类杂环化合物阳离子；n为0或正整数。3.根据权利要求1所述的提纯两性离子液体前驱体的方法，其特征在于，所述两性离子液体前驱体为：、、、、，其中R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R10，R11，R12，R13，R14为取代或未取代的卤代基、烷基；...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丹农，邓洁，童琴，代卫国，赵昆峰，金彩虹，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31